控制器系统及空调器的制作方法

1.本技术涉及空调器技术领域，具体涉及一种控制器系统及空调器。


背景技术：

2.变频空调器是普通空调器的升级产品，它利用成熟的变频技术，实现对压缩机的变频控制，由于变频空调器能够在短时间内迅速达到设定的温度，并能在低转速、低耗能的状态下保持较小的温差，因此具有节能、环保、高效的特点。
3.目前，常见的分体式变频空调器分为室内机和室外机，室内机和室外机通过用于冷媒循环的连接铜管和用于信息交互的通讯线连接，并且，室内机和室外机各自有对应的控制器。其中，室内控制器主要用来接收人工指令、驱动贯流风扇电机和扫风电机运转、显示温度和故障等信息，并向室外控制器提供电源和控制信号；室外控制器主要用来驱动压缩机无级调速、驱动风机运转、调节电子膨胀阀步数、控制四通阀开关以及与室内控制器交互信息等。
4.在许多应用场景中，室内控制器驱动直流电机，室外控制器驱动直流压缩机，而室内控制器和室外控制器之间用于信息交互的通讯线容易出问题，进而导致室内机与室外机之间出现通讯故障。


技术实现要素：

5.本技术提供一种控制器系统及空调器，旨在解决现有技术中室内控制器驱动直流电机，室外控制器驱动直流压缩机，室内控制器和室外控制器之间用于信息交互的通讯线容易出问题，导致室内机与室外机之间出现通讯故障的问题。
6.第一方面，本技术提供一种控制器系统，包括供电电源模块、驱动模块和微控制器，其中，驱动模块电连接有直流电机以及智能功率模块，智能功率模块电连接有直流压缩机，供电电源模块分别与驱动模块和微控制器电连接，驱动模块与微控制器电连接；
7.供电电源模块，用于为微控制器和驱动模块提供工作电压；
8.微控制器，用于控制驱动模块工作；
9.驱动模块，用于分别驱动直流电机和智能功率模块工作；
10.智能功率模块，用于在驱动模块的驱动下，控制直流压缩机工作。
11.在本技术一种可能的实现方式中，供电电源模块包括供电模块、功率因数调整模块和开关电源模块，供电模块与功率因数调整模块电连接，功率因数调整模块分别与开关电源模块和智能功率模块电连接，开关电源模块分别与微控制器和驱动模块电连接；
12.供电模块，用于提供交流电压，并将交流电压转变为直流电压输出至功率因数调整模块；
13.功率因数调整模块，用于调节直流电压，得到第一电压输出至开关电源模块和智能功率模块，以为智能功率模块供电；
14.开关电源模块，用于对第一电压进行电压变换，得到工作电压输出至微控制器和
驱动模块。
15.在本技术一种可能的实现方式中，功率因数调整模块包括开关器件，功率因数调整模块通过调节开关器件的开关占空比以调节直流电压。
16.在本技术一种可能的实现方式中，功率因数调整模块还包括电感、二极管、第一电解电容和第一电阻，其中，电感一端与供电模块的输出端连接，另一端连接开关器件的集电极以及二极管的阳极，二极管的阴极连接第一电解电容的正极，开关器件的发射极连接第一电解电容的负极并接地，第一电阻与第一电解电容并联连接。
17.在本技术一种可能的实现方式中，控制器系统还包括整机电流检测模块，整机电流检测模块分别与供电模块和微控制器电连接，整机电流检测模块用于检测流入功率因数调整模块的电流值。
18.在本技术一种可能的实现方式中，整机电流检测模块包括采样电阻，采样电阻一端连接供电模块的输出端以及微控制器，另一端接地。
19.在本技术一种可能的实现方式中，驱动模块包括直流风扇电机驱动电路和模块驱动电路，直流风扇电机驱动电路与直流电机电连接，用于驱动直流电机工作；模块驱动电路与智能功率模块电连接，用于驱动智能功率模块工作，以使智能功率模块驱动直流压缩机工作。
20.在本技术一种可能的实现方式中，控制器系统还包括风机模块，风机模块包括风机驱动电路，风机驱动电路电连接有风机，风机驱动电路与微控制器电连接，微控制器还用于控制风机驱动电路工作，以使风机驱动电路驱动风机工作。
21.第二方面，本技术还提供一种空调器，该空调器包括室内机和室外机，室内机中集成有第一方面的控制器系统。
22.在本技术一种可能的实现方式中，室内机配置有内侧盘管，室外机配置有外侧盘管，内侧盘管与外侧盘管连通，内侧盘管上设置有与微控制器电连接的盘管压力传感器，盘管压力传感器用于检测外侧盘管的盘管压力，以获取外侧盘管的盘管温度和排气温度。
23.在本技术一种可能的实现方式中，室内机还配置有与微控制器电连接的电子膨胀阀和电磁四通阀，电子膨胀阀用于调节直流压缩机的制冷剂流量，电磁四通阀用于调节空调器的工作模式。
24.1、本技术中，通过供电电源模块分别为微控制器和驱动模块提供工作电压，进而使得驱动模块驱动直流电机工作以及驱动智能功率模块工作，而智能功率模块电连接有直流压缩机，因此，智能功率模块工作时可以驱动直流压缩机工作，进而使得本技术的控制器系统通过一个微控制器便可以同时控制直流电机和直流压缩机的工作，避免了现有技术中室内控制器驱动直流电机，室外控制器驱动直流压缩机，而室内控制器和室外控制器之间通过通讯线进行信息交互不稳定，导致室内机与室外机通讯故障的问题，提高了控制器系统的工作效率和工作准确率，并且提高了系统的资源利用率，降低了产品成本。
25.2、本技术中，控制器系统集成于空调器的室内机中，便于对控制器系统的维护和检修，相较于现有技术将室外机安装于高楼墙体外侧，对其控制器进行检修维护来说，大大降低了检修和维护的难度和危险系数，确保了维护人员的生命安全。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术中的技术方案，下面将对本技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本技术实施例中提供的现有的空调器控制器的一个结构示意图；
28.图2是本技术实施例中提供的控制器系统的一个结构示意图；
29.图3是本技术实施例中提供的控制器系统的另一个结构示意图；
30.图4是本技术实施例中提供的功率因数调整模块和开关电源模块的一个电路原理示意图；
31.图5是本技术实施例中提供的空调器的一个结构示意图；
32.图6是本技术实施例中提供的室内机的一个结构示意图。
具体实施方式
33.下面将结合本技术中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.在本技术中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本技术，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本技术。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本技术的描述变得晦涩。因此，本技术并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本技术所公开的原理和特征的最广范围相一致。
36.在介绍本技术的控制器系统之前，先对现有的空调器控制器进行一个简略说明，如图1所示，为本技术实施例中提供的现有的空调器控制器的一个结构示意图，现有技术中，变频空调器分为室内机和室外机，其中，室内机对应有室内微控制器(microcontroller unit，mcu)，室外机对应有室外微控制器(microcontroller unit，mcu)，并且室内mcu主要用于控制直流电机的运转、室内环境温度和室内盘管温度的检测、以及遥控器信号的接收显示，而室外mcu主要用于控制直流压缩机的运转、室外环境温度和室外盘管温度的检测、室外风机的运行、电子膨胀阀和电磁四通阀等器件的工作，室内mcu与室外mcu通过室内通
讯电路和室外通讯电路进行信息交互，而由于通讯电路在日常工作中会出现时延或电路故障的问题，因此，容易导致室内机与室外机的信息交互不稳定，使得室内机与室外机通讯故障，在现有技术存在前述问题的基础之上，本技术提供一种控制器系统及空调器，以下分别进行详细说明。
37.请参阅图2，图2为本技术实施例中提供的控制器系统的一个结构示意图。该控制器系统可以包括供电电源模块100、驱动模块104和微控制器105，其中，驱动模块104电连接有直流电机106以及智能功率模块107，智能功率模块107电连接有直流压缩机108，驱动模块104与微控制器105电连接；供电电源模块100可以用于为微控制器105和驱动模块104提供工作电压；微控制器105可以用于控制驱动模块104工作；驱动模块104可以用于分别驱动直流电机106和智能功率模块107工作；智能功率模块107可以用于在驱动模块104的驱动下，控制直流压缩机108工作。
38.本技术实施例中，通过供电电源模块100分别为微控制器105和驱动模块104提供工作电压，进而使得驱动模块104驱动直流电机106工作以及驱动智能功率模块107工作，而智能功率模块107电连接有直流压缩机108，因此，智能功率模块107工作时可以驱动直流压缩机108工作，进而使得本技术实施例的控制器系统通过一个微控制器105便可以同时控制直流电机106和直流压缩机108的工作，避免了现有技术中室内控制器驱动直流电机，室外控制器驱动直流压缩机，而室内控制器和室外控制器之间通过通讯线进行信息交互不稳定，导致室内机与室外机通讯故障的问题，提高了控制器系统的工作效率和工作准确率，并且提高了系统的资源利用率，降低了产品成本。
39.具体的，如图2所示，在本技术一些实施例中，供电电源模块100可以包括供电模块101、功率因数调整模块102和开关电源模块103，供电模块101与功率因数调整模块102电连接，功率因数调整模块102分别与开关电源模块103和智能功率模块107电连接，开关电源模块103分别与微控制器105和驱动模块104电连接；其中，供电模块101可以用于提供交流电压，并将交流电压转变为直流电压输出至功率因数调整模块102；功率因数调整模块102可以用于调节直流电压，得到第一电压输出至开关电源模块103和智能功率模块107，以为智能功率模块107供电；开关电源模块103可以用于对第一电压进行电压变换，得到工作电压输出至微控制器105和驱动模块104。
40.本技术实施例中，供电模块101可以用于提供交流电压，并将交流电压转变为直流电压输出至功率因数调整模块102。具体的，交流电压可以是由交流(alternating current，ac)电源提供的电压，由于在本技术实施例的应用场景中，控制器系统可以用于微控制器105、开关电源模块103以及其他的外围模块供电，而又由于通常情况下，上述器件或模块的工作电压为直流电压，因此，供电模块101提供的交流电压需要转变为直流电压，即供电模块101可以对交流电源提供的交流电压进行滤波及整流，将其转变为直流电压输出至功率因数调整模块102。如图1所示，本技术实施例中，该供电模块101可以包括电源模块1011和滤波整流模块1012，其中，电源模块1011可以用于提供交流电压，滤波整流模块1012可以用于将该交流电压中的杂波或无用波滤除，并将滤除杂波或无用波后的交流电压转变为直流电压输出至功率因数调整模块102。
41.本技术实施例中，功率因数调整模块102可以用于调节直流电压，得到第一电压输出至开关电源模块103和智能功率模块107，以为智能功率模块107供电。具体的，功率因数
调整模块102输出的第一电压可以是大于直流电压的电压，以提高交流电压的有效利用率，功率因数调整模块102可以是一种开关直流升压电路，通过其可以将经过整流的交流电压即直流电压变为另一固定电压或可调电压的直流电压，而本技术实施例中，为了可以抵抗市电电压波动的情况，需要对第一电压进行调节，因此，本技术实施例中的第一电压为可调电压的直流电压。
42.本技术实施例中，开关电源模块103可以用于对第一电压进行电压变换，得到工作电压输出至微控制器105和驱动模块104。具体的，该工作电压可以是两路幅值相同的电压，也可以是两路幅值不同的电压，即开关电源模块103可以将第一电压转换为幅值相同或不同的工作电压，由于开关电源模块103输出的工作电压可以用于为微控制器105供电，也可以用于为驱动模块104供电，而微控制器105的工作电压可能与驱动模块104的工作电压相同，也可能与驱动模块104的工作电压不相同，并且，除了微控制器105和驱动模块104，开关电源模块103还可以用于为其他的器件或模块供电，因此，可以根据实际应用场景对开关电源模块103输出的工作电压的路数以及幅值进行调整和规划。
43.本技术实施例中，微控制器105可以用于控制驱动模块104的工作，驱动模块104可以用于分别驱动直流电机106和智能功率模块107工作，而智能功率模块107可以用于在驱动模块104的驱动下，控制直流压缩机108工作。具体的，如图2所示，驱动模块104可以包括直流风扇电机驱动电路1041和模块驱动电路1042，其中，直流风扇电机驱动电路1041与直流电机106电连接，模块驱动电路1042与智能功率模块107电连接，智能功率模块107与直流压缩机108电连接，因此，开关电源模块103输出的工作电压中，既可以有与直流风扇电机驱动电路1041的工作电压匹配的电压，也可以有与模块驱动电路1042的工作电压匹配的电压，直流风扇电机驱动电路1041在存在相应的工作电压的情况下，可以根据微控制器105输出的控制指令启动工作，从而驱动直流电机运转工作；同样的，模块驱动电路1042在存在相应的工作电压的情况下，也可以根据微控制器105输出的控制指令启动工作，从而驱动智能功率模块107工作，智能功率模块107从而可以控制直流压缩机108运转工作。
44.本技术实施例中，通过开关电源模块103分别为微控制器105和驱动模块104供电，进而使得驱动模块104驱动直流电机106工作以及驱动智能功率模块107工作，而智能功率模块107电连接有直流压缩机108，因此，智能功率模块107工作时可以驱动直流压缩机108工作，进而使得本技术的控制器系统通过一个微控制器105便可以同时控制直流电机106和直流压缩机108的工作，从根源上取消了交互用的通讯电路，避免了现有技术中室内控制器驱动直流电机，室外控制器驱动直流压缩机，而室内控制器和室外控制器之间通过通讯电路进行信息交互不稳定，导致室内机与室外机通讯故障的问题，提高了控制器系统的工作效率和工作准确率，并且提高了系统的资源利用率，降低了产品成本。
45.请继续参阅图2，在本技术一些实施例中，控制器系统还可以包括整机电流检测模块109，该整机电流检测模块109分别与供电模块101和微控制器105电连接，整机电流检测模块109可以用于检测流入功率因数调整模块102的电流值。具体的，整机电流检测模块109可以包括采样电阻，该采样电阻的一端连接供电模块101的输出端以及微控制器105，另一端接地。由于采样电阻的电阻值是已知的，而采样电阻的非接地端的电压是可以测得的，微控制器105可以根据该电压值得到流入功率因数调整模块102的电流值，即通过测得的电压除以采样电阻的电阻值，便可以得到流入功率因数调整模块102的电流值，该电流值即为整
机电流，通过整机电流检测模块109便可以有效检测整机电流，对控制器系统的运行进行全面监控。
46.在本技术一些实施例中，控制器系统还可以包括风机模块112，风机模块112可以包括风机驱动电路1121，风机驱动电路1121电连接有风机113，风机驱动电路1121与微控制器105电连接，微控制器105还可以用于控制风机驱动电路1121工作，以使风机驱动电路1121驱动风机113工作。
47.请参阅图1，不难发现，室内mcu的外围模块中存在与室外mcu的部分外围模块完全相同的部分，即滤波电路、保护电路、过零检测电路、上电复位及看门狗电路、电可擦编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，eeprom)数据存储模块、开关电源电路，上述的外围模块既存在在室内机中，也存在在室外机中，在上述对本技术实施例的描述中，由微控制器105取代了室内控制器和室外控制器，因此，如图3所示，为本技术实施例中提供的控制器系统的另一个结构示意图，为了确保本技术实施例的控制器系统的功能完整性，在本技术的一些实施例中，控制器系统还可以包括图1中室内机与室外机中重复的保护电路、过零检测电流、上电复位及看门狗电路和电可擦编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，eeprom)数据存储模块等，以及室内机中的应急开关、遥控接收显示电路、室内环境温度传感器和室内盘管温度传感器，与室外机中的电流检测电路、位置检测模块、蜂鸣器和步进电机等，本技术实施例中，将现有的室内控制器和室外控制器由一个微控制器来进行替代，合并了原先重复的外围模块，进一步节约了成本，内外机信息无需通过通讯电路交互后再交由各自的mcu处理，从而在根源上杜绝了通讯故障的发生，且取消了内外机通讯造成的信息传输延时，程序处理更加高效，资源利用率更高，同时也降低了电子器件的损害概率。由于上述的模块与器件均为现有的，并且并非本技术的研究重点，因此此处不再赘述。
48.如图4所示，为本技术实施例中提供的功率因数调整模块和开关电源模块的一个电路原理示意图，具体的，在本技术一些实施例中，功率因数调整模块102可以包括开关器件igbt，通过调节开关器件igbt的开关占空比可以调节直流电压，如图4所示，功率因数调整模块102还可以包括电感l、二极管d、第一电解电容e1和第一电阻r1，其中，电感l一端与供电模块101的输出端连接，另一端连接开关器件igbt的集电极以及二极管d的阳极，二极管d的阴极连接第一电解电容e1的正极，开关器件igbt的发射极连接第一电解电容e1的负极并接地，第一电阻r1与第一电解电容e1并联连接。另外，图4中的电阻rs即为检测整机电流的采样电阻。
49.本技术实施例中，首先假设电感l的电感值很大，第一电解电容e1的电容值也很大，当开关器件igbt处于通态时，供电模块101向电感l充电，同时第一电解电容e1上的电压向开关电源模块103供电；当开关器件igbt处于断态时供电模块101和电感l共同向第一电解电容e1充电，并向开关电源模块103提供能量。当电路工作于稳态时，一个周期t中电感l积蓄的能量与释放的能量相等。
50.功率因数调整模块102具体的工作原理为：在充电过程中，开关器件igbt闭合导通，开关器件igbt相当于一根导线，第一电解电容e1被短路。这时，直流电压流过电感l，二极管d用于防止第一电解电容e1对地放电。由于输入是直流电，所以电感l上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感l的电感值大小有关。随着电感l电流增加，电感l里储存
了一些能量。而放电过程中，开关器件igbt截止断开，由于电感l的电流保持特性，流经电感l的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而由于开关器件igbt断开，第一电解电容e1不再被短路，于是电感l开始给第一电解电容e1充电，第一电解电容e1两端电压升高，并且此时电压已经高于输入的直流电压，于是便完成了一次升压过程，即功率因数调整模块102得到的第一电压大于供电模块101输入的直流电压。并且，通过调节开关器件igbt的开关占空比，可以调节第一电解电容e1的充电时间，充电时间越长，第一电压越大，相反的，充电之间越短，则第一电压越小，因此，在本技术实施例的场景中，可以通过增大开关器件igbt的开关占空比来延长第一电解电容e1的充电时间，进而增大第一电压。本技术实施例中，通过功率因数调整模块102可以输出想要得到的稳定电压，不再受市电电压的波动影响，确保控制器系统的正常工作。
51.请继续参阅图4，在本技术一些实施例中，开关电源模块103可以包括变压器t、开关电源芯片ic1和直流-直流(direct current-direct current，dc-dc)转换器ic2，其中，变压器t可以用于将第一电压降压为与mcu即微控制器105的工作电压适配的电压值，开关电源芯片ic1可以用于放大回路中的电流，以加强变压器t对第一电压的调节，另外，开关电源芯片ic1还可以连接有用于滤波的第二电解电容e2，变压器t的原边与功率因数调整模块102的输出端和开关电源芯片ic1连接，变压器t的副边通过dc-dc转换器ic2连接mcu，通常情况下，开关电源模块103输出的工作电压一般为15v、12v或5v，而由于mcu即微控制器105的工作电压一般为3.3v，因此，可以通过dc-dc转换器ic2将开关电源模块103输出的工作电压转换为稳定且适配于微控制器105的工作电压。另外，如图4所示，本技术实施例中，电源模块1011为ac电源，其通过熔断器fu连接滤波整流模块1012，滤波整流模块1012为整流桥db，整流桥db的输出端连接功率因数调整模块102。
52.如图5所示，为本技术实施例中提供的空调器的一个结构示意图。在上述实施例的基础之上，本技术还提供一种空调器500，该空调器500包括室内机501和室外机502，该室内机501上集成有上述实施例中的任一控制器系统，控制器系统集成于空调器的室内机501中，便于对控制器系统的维护和检修，相较于现有技术将室外机安装于高楼墙体外侧，对其控制器进行检修维护来说，大大降低了检修和维护的难度和危险系数，确保了维护人员的生命安全。
53.如图6所示，为本技术实施例中提供的室内机的一个结构示意图，在本技术一些实施例中，室内机501配置有内侧盘管5011，室外机502配置有外侧盘管5021，该内侧盘管5011与外侧盘管5021连通，内侧盘管5011上设置有与微控制器105电连接的盘管压力传感器111，盘管压力传感器111可以用于检测外侧盘管5021的盘管压力，通过盘管压力传感器111代替现有技术中的外侧盘管的盘管温度传感器和排气温度传感器，另外，本技术实施例中，可以通过微控制器105联网获取室外实时环境温度；请参阅图3和图6，室内机501还可以配置有与微控制器105电连接的电子膨胀阀114和电磁四通阀115，该电子膨胀阀114可以用于调节直流压缩机108的制冷剂流量，电磁四通阀115可以用于调节空调器的工作模式如制冷模式或制热模式。本技术实施例中，通过将盘管压力传感器111、电子膨胀阀114和电磁四通阀115置于室内侧的内侧盘管5011上，无需连线到室外侧，控制方便且节约了线材成本，进一步降低了产品成本。
54.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部
分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。
55.具体实施时，以上各个单元或结构可以作为独立的实体来实现，也可以进行任意组合，作为同一或若干个实体来实现，以上各个单元或结构的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。
56.以上对本技术所提供的一种控制器系统及空调器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上说明只是用于帮助理解本技术的电路及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。